JPH07167628A

JPH07167628A - 隙間と段差の計測方法

Info

Publication number: JPH07167628A
Application number: JP5312960A
Authority: JP
Inventors: Naoji Yamaoka; 直次山岡; Koji Oda; 幸治小田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-07-04
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JP2737045B2

Abstract

(57)【要約】【目的】スリット光を照射する投光器と、ワークに照
射されたスリット光が描く光切断像を撮像する撮像器と
を備える光学式測定装置を用い、ワークの隣接する２つ
のエッジ部間の隙間と段差とを精度良く計測できるよう
にする。【構成】２つのエッジ部間で分断される２つの光切断
画像Ｓ１、Ｓ２の夫々について各光切断画像の直線状に
延在する部分を表わす第１の直線の方程式Ｌ１、Ｌ３と
第１の直線に直交し各光切断画像の各エッジ部側の端点
Ａ１、Ａ２を通る第２の直線Ｌ２、Ｌ４の方程式とを求
める。第１と第２の両直線の交点Ｑ１、Ｑ２の座標を算
定し、一方の光切断画像Ｓ１から算定される交点Ｑ１の
座標と他方の光切断画像Ｓ２から算定される交点Ｑ２の
座標とからエッジ部間の隙間と段差とを計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車車体等のワーク
の隣接する２つのエッジ部間の隙間と段差を計測する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車車体には、図１(a)に示すフロン
トフェンダａとドアｂのエッジ部や、図１(b)に示すフ
ロント側とリヤ側の両ドアｂ，ｂのエッジ部や、図１
(c)に示すサイドパネルｃとルーフｄのエッジ部といっ
た２つのエッジ部が隣接する部分があり、車体の組立精
度を確保する上で隣接する２つのエッジ部間の隙間や段
差を管理する必要がある。従来、この隙間と段差はゲー
ジ等を用いて接触方式で計測しているが、これでは車体
に傷が付くおそれがある。

【０００３】また、ワークにスリット光を照射する投光
器と、ワークに照射されたスリット光が描く光切断像を
撮像する撮像器とを備える光学式測定装置を用い、撮像
器の画面上の光切断画像からワークの形状や位置を計測
する方法が知られており、これを利用してルーフとスラ
イドルーフとの間の段差を計測する方法が特開昭６３−
６１１０７号公報で知られている。このものでは、光切
断画像のルーフ側の線とスライドルーフ側の線とのずれ
量からルーフとスライドルーフとの間の段差を計測して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した光学式測定装
置を用いて隣接する２つのエッジ部間の隙間と段差とを
計測することも考えられる。この場合、２つのエッジ部
に跨がるようにスリット光を照射して光切断像を撮像す
ると、画面上には一方のエッジ部で終端する光切断画像
と他方のエッジ部で終端する光切断画像とが現われ、両
光切断画像の各エッジ部側の端部の位置からエッジ部間
の隙間と段差とを計測することが可能になる。

【０００５】然し、光切断画像の端部はエッジ部の折曲
アールに対応するアールの付いた先細の湾曲形状にな
り、画面上で端部の位置を１点に特定して計測すること
ができず、エッジ部間の隙間と段差とを精度良く計測す
ることは困難である。

【０００６】本発明は、以上の問題点を解決し、上記の
如き光学式測定装置を用いてエッジ部間の隙間と段差と
を非接触で精度良く計測し得るようにした方法を提供を
することをその目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、ワークにスリット光を照射する投光器と、ワ
ークに照射されたスリット光が描く光切断像を撮像する
撮像器とを備える光学式測定装置を用い、撮像器の画面
上の光切断画像からワークの隣接する２つのエッジ部間
の隙間と段差とを計測する方法において、２つのエッジ
部間で分断される２つの光切断画像の夫々について各光
切断画像の直線状に延在する部分を表わす第１の直線の
方程式と第１の直線に直交し各光切断画像の各エッジ部
側の端点を通る第２の直線の方程式とを求めて、第１と
第２の両直線の交点の座標を算定し、一方の光切断画像
から算定される交点の座標と他方の光切断画像から算定
される交点の座標とから前記隙間と段差とを計測するこ
とを特徴とする。

【０００８】

【作用】第１と第２の両直線の交点はエッジ部を直角に
折り曲げた場合の角部に対応する点になり、この交点の
座標からエッジ部の位置を正確に特定できる。そして、
２つの光切断画像から算定される２つの交点の座標値の
差として２つのエッジ部間の隙間と段差とを精度良く計
測できる。

【０００９】

【実施例】図１(a)に示すフロントフェンダａとドアｂ
とのエッジ部間の隙間と段差とを計測する実施例につい
て説明する。図２を参照して、１はスリット光を照射す
る投光器、２はＣＣＤカメラ等から成る撮像器であり、
投光器１からフロントフェンダａとドアｂとに跨がるよ
うにスリット光を照射し、スリット光の光面に対し光軸
が所定角度（例えば４５°）で斜交するように配置した
撮像器２でスリット光の照射部分を撮像する。

【００１０】上記の如くスリット光を照射すると、フロ
ントフェンダａ上とドアｂ上と両者ａ，ｂの間隙に臨む
フロントフェンダａの裏側のフランジ上とに夫々光切断
像ｓ１、ｓ２、ｓ３が描かれ、撮像器２の画面上に図３
に示す如く３つの光切断画像Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が現われ
る。尚、各光切断画像は画面の上下方向の座標軸たるＹ
軸にほぼ平行になるように撮像されている。撮像器２の
画像信号はコンピュ−タから成る画像処理装置３に送ら
れ、画像処理装置３でフロントフェンダａとドアｂのエ
ッジ部間の隙間と段差とが計測される。

【００１１】この計測に際しては、先ず処理すべき光切
断画像として画像面積の大きな２つの光切断画像、即
ち、フロントフェンダａ上の光切断画像Ｓ１とドアｂ上
の光切断画像Ｓ２とを選択し、両画像Ｓ１、Ｓ２の夫々
のエッジ部側の端点、即ち、光切断画像Ｓ１のＹ軸方向
下方の端点Ａ１と光切断画像Ｓ２のＹ軸方向上方の端点
Ａ２の座標を求める。

【００１２】ところで、各光切断画像Ｓ１、Ｓ２のエッ
ジ部側の端部はエッジ部の折曲アールに対応するアール
の付いた先細の湾曲形状になり、端部外縁にノイズ等に
よる凹凸が現われると、その凸部が端点として検出され
てしまうため、端部の正規形状に合致する正規の端点の
座標を求めるには工夫が必要になる。これを図４を参照
して説明する。先ず、光切断画像Ｓ１、Ｓ２のＹ軸方向
最外側の点を仮の端点Ｂ１、Ｂ２として検出する。光切
断画像Ｓ１、Ｓ２の端部外縁にノイズによる凹凸が現わ
れると、その凸部が仮の端点Ｂ１、Ｂ２として検出され
る。次に、仮の端点Ｂ１、Ｂ２を基準にして光切断画像
Ｓ１、Ｓ２の端部からＹ軸方向外方にのびるウインドＷ
１、Ｗ２を設定し、ウインドＷ１、Ｗ２内における光切
断画像Ｓ１、Ｓ２の外側の余白像の重心Ｇ１、Ｇ２を検
出する。端部外縁に凹凸が現われても、余白像の面積は
凹凸に比し遥かに大きいためその重心Ｇ１、Ｇ２の位置
は殆ど変化しない。

【００１３】ここで、ウインドＷ１、Ｗ２のｙ軸方向外
側辺と正規の端点Ａ１、Ａ２との間の距離は外側辺と重
心Ｇ１、Ｇ２との間の距離の２倍になるはずであり、正
規の端点Ａ１、Ａ２のＹ軸座標値ＡＹとウインドＷ１、
Ｗ２の外側辺のＹ軸座標値ＷＹと重心Ｇ１、Ｇ２のＹ軸
座標値ＧＹとの間には、ＷＹ−ＡＹ＝２（ＷＹ−ＧＹ）の関係が成立し、次式ＡＹ＝２ＧＹ−ＷＹで正規の端点Ａ１、Ａ２のＹ軸座標値を求められる。
尚、該端点Ａ１、Ａ２のＸ軸座標値は重心Ｇ１のＸ軸座
標値とする。

【００１４】上記の如くして光切断画像Ｓ１、Ｓ２の端
点Ａ１、Ａ２の座標を求めた後、光切断画像Ｓ１の直線
状に延在する部分に端点Ａ１を基準にして所定の２箇所
のウインドＷ３、Ｗ４を設定し、両ウインドＷ３、Ｗ４
内における光切断画像Ｓ１の重心Ｇ３、Ｇ４を検出し
て、両重心Ｇ３、Ｇ４を通る直線、即ち、光切断画像Ｓ
１の直線状延在部を表わす直線Ｌ１の方程式を求め、更
に、直線Ｌ１に直交し端点Ａ１を通る直線Ｌ２の方程式
を求め、両直線Ｌ１、Ｌ２の交点Ｑ１の座標を算定す
る。同様に光切断画像Ｓ２の直線状に延在する部分に端
点Ａ２を基準にして所定の２箇所のウインドＷ５、Ｗ６
を設定し、両ウインドＷ５、Ｗ６内における光切断画像
Ｓ２の重心Ｇ５、Ｇ６を検出して、両重心Ｇ５、Ｇ６を
通る直線、即ち、光切断画像Ｓ２の直線状延在部を表わ
す直線Ｌ３の方程式を求め、更に、直線Ｌ３に直交し端
点Ａ２を通る直線Ｌ４の方程式を求め、両直線Ｌ３、Ｌ
４の交点Ｑ２の座標を算定する。

【００１５】各交点Ｑ１、Ｑ２はフロントフェンダａと
ドアｂとを夫々エッジ部で直角に折曲げた場合の角部に
対応する点となり、各交点Ｑ１、Ｑ２により撮像器２の
画面上での各エッジ部の位置を正確に特定できる。

【００１６】そして、各交点Ｑ１、Ｑ２の画面上の座標
値から各交点Ｑ１、Ｑ２に対応するスリット光面上の各
点ｑ１、ｑ２の空間座標値を算定する。この算定原理を
図５を参照して説明する。図２に示す如く、撮像器２の
光軸０のスリット光面に対する交点を原点とする、スリ
ット光面上のｘ軸とｙ軸及びスリット光面に直交するｚ
軸とから成る空間座標系を考える。図５のＣＰは撮像手
段２の画面の空間座標系への投影面であり、スリット光
面上の各点の画面上における座標は撮像器２から見た該
各点に対する視線の投影面ＣＰに対する交点の座標とな
る。そして、空間座標系の原点に対応する画面上の点、
即ち、画面の中心点を原点として画面（投影面ＣＰ）上
にＸ軸及びＹ軸を取ると、前記交点Ｑ１の画面上の座標
（Ｑ１Ｘ、Ｑ１Ｙ）と交点Ｑ１に対応するスリット光面
上の点ｑ１の空間座標（ｑ１ｘ，ｑ１ｙ）との間には以
下の関係が成立する。

【００１７】即ち、撮像器２の光軸Ｏのスリット光面に
対する傾斜角をα（αはキャリブレーションで所定値に
設定されている）、点ｑ１に対する視線の光軸Ｏに対す
る傾斜角をβとして、Ｑ１Ｘ＝ｑ１ｘ・sinα-q1ｘ・cosα・tanβ…(1) になり、ここで撮像器２とスリット光面との間の距離を
Ｎとして（Ｎはキャリブレーションで所定値に設定され
ている） tanβ＝Ｑ１Ｘ／Ｎ…(2) になり、(2)式を(1)に代入してｑ１ｘについて整理する
と、ｑ１ｘ＝Ｑ１Ｘ／｛sinα−cosα・（Ｑ１Ｘ／Ｎ）｝になる。また、ｑ１ｙとＱ１Ｙとの比は、点ｑ１から光
軸Ｏに降ろした脚と撮像器２との間の距離Ｎ´とＮとの
比に等しく、ここで、Ｎ´＝Ｎ＋ｑ１ｘ・cosα であるから、ｑ１ｙ＝Ｑ１Ｙ｛１＋（ｑ１ｘ・cosα)／Ｎ｝になり、かくて交点Ｑ１に対応するスリット光面上の点
ｑ１の空間座標を交点Ｑ１の画面上の座標か算定でき
る。

【００１８】前記交点Ｑ２に対応するスリット光面上の
点ｑ２の空間座標（ｑ２ｘ・ｑ２ｙ）も交点Ｑ２の画面
上の座標（Ｑ２Ｘ，Ｑ２Ｙ）から上記と同様に、次式ｑ２ｘ＝Ｑ２Ｘ／｛sinα−cosα・（Ｑ２Ｘ／Ｎ）｝ｑ２ｙ＝Ｑ２Ｙ｛１＋（ｑ２ｘ・cosα）／Ｎ｝で算定できる。

【００１９】そして、点ｑ１と点ｑ２のｙ軸座標値の差
からエッジ部間の隙間、点ｑ１と点ｑ２のｘ軸座標値の
差からエッジ部間の段差を夫々精度良く計測できる。

【００２０】以上、フロントフェンダａとドアｂのエッ
ジ部間の隙間と段差の計測について説明したが、図１
(b)に示す両ドアｂ，ｂのエッジ部間や、図１(c)に示す
サイドパネルｃとルーフｄのエッジ部間の隙間と段差も
上記と同様の方法で計測できる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、隣接する２つのエッジ部間の隙間と段差とを
光学的に精度良く計測でき、接触式の計測方法と異なり
ワークに傷が付くおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 (a)(b)(c)自動車車体の各部の断面図

【図２】光学式測定装置の概要を示す斜視図

【図３】本発明に従った画面上での画像処理を示す図

【図４】光切断画像の端点を求めるための画像処理を
示す図

【図５】画面上の点とスリット光面上の対応点との関
係を示す図

【符号の説明】

１投光器２撮像器Ｓ１，Ｓ２光切断画像Ａ１，Ａ２端点Ｌ１，Ｌ３第１の直線Ｌ２，Ｌ４第２の直線Ｑ１，Ｑ２交点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークにスリット光を照射する投光器
と、ワークに照射されたスリット光が描く光切断像を撮
像する撮像器とを備える光学式測定装置を用い、撮像器
の画面上の光切断画像からワークの隣接する２つのエッ
ジ部間の隙間と段差とを計測する方法において、２つの
エッジ部間で分断される２つの光切断画像の夫々につい
て各光切断画像の直線状に延在する部分を表わす第１の
直線の方程式と第１の直線に直交し各光切断画像の各エ
ッジ部側の端点を通る第２の直線の方程式とを求めて、
第１と第２の両直線の交点の座標を算定し、一方の光切
断画像から算定される交点の座標と他方の光切断画像か
ら算定される交点の座標とから前記隙間と段差とを計測
することを特徴とする隙間と段差の計測方法。